El documento describe la hemoglobina, una proteína transportadora de oxígeno en la sangre. Explica que la hemoglobina está compuesta de grupos hemo unidos a subunidades globina, y que puede unirse cooperativamente al oxígeno. También describe cómo factores como el pH, el 2,3-bisfosfoglicerato y la temperatura afectan la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.

1. Modelo generado por computadora de la molécula de
Hemoglobina, donde se observa el grupo Hemo, que está
presente tanto en la Hemoglobina, como en la Mioglobina; los
citocromos y otras hemoproteínas.

2. Como veremos más adelante, la transición de la vida
en condiciones anaeróbicas a las condiciones
aeróbicas, representó una ventaja evolutiva.
Se obtiene 18 veces más energía en la oxidación
completa de un combustible como la glucosa, que
sólo puede llevarse a cabo en presencia de O2.
Pero el O2 es NO POLAR, se disuelve poquísimo en
agua.
Un modo eficiente de que llegue a cada una de las
células de los tejidos en organismos pluricelulares, es
que posea un transportador.
Para ello, algunos invertebrados y los vertebrados
adquirieron a lo largo de la evolución dos
mecanismos:
 un sistema circulatorio que asegura el rápido
traslado del O2 hacia los tejidos
 una molécula transportadora de dicho O2

3. CIRCUITOS MAYOR O
SISTÉMICO
Y
MENOR O PULMONAR
SISTEMA
CIRCULATORIO

4. HEMATOSIS

5. GRUPO
HEMO
ANILLOS
DE
PORFIRINA
EN
PIGMENTOS
CASUALIDAD???

6. La hemoglobina es una proteína de estructura cuaternaria
tetramérica, constituída por 2 subunidades a y dos b. A cada
subunidad se la denomina “globina”, y se encuentran unidas a un
grupo prostético cada una: el grupo “hemo”. Por lo que esta
proteína junto con otras, forma parte de la familia de las
hemoproteínas.

7. Estructura del grupo HEMO,
anillo de porfirina cuyo centro está ocupado por
un átomo de Fe2+

8. Ubicación del grupo hemo respecto de los restos de
histidina distal y proximal, dentro del “bolsillo”
hidrofóbico de la globina.
Recordar:
Especificidad;
Afinidad;
Efecto
cooperativo y
Alostérico.

9. La curva de saturación de O2, describe la
cantidad de grupos hemo de una muestra
unidos al O2, a distintas presiones parciales de
dicho gas.
La concentración
de oxígeno se
mide en presión
parcial, pO2.
La presión a la cual
la hemoglobina se
encuentra saturada
en un 50 % (P50),
muestra la afinidad
de la hemoglobina
respecto al oxígeno.
En la HbA
(Hemoglobina
adulta), P50 es a 26
mmHg
P50

10. Si comparamos las curvas
de saturación de la HbA y la
HbF, observamos que la
segunda esta desplazada
hacia la izquierda.
Eso se relaciona con que la
HbF tiene mayor afinidad
por el O2 que la HbA
(característica que resulta
adaptativa pues los
fetos obtienen O2
“extrayéndolo” de la HbA
materna, hecho que solo
es posible porque la HbF
tiene mayor afinidad por
este).
COMPARACIÓN ENTRE LA
HEMOGLOBINA ADULTA Y FETAL

11. Los glóbulos rojos cargados de oxígeno en los pulmones
deben circular por todo el organismo para proporcionar
ese oxígeno a los tejidos y que puedan desarrollarse los
procesos metabólicos. La capacidad de la hemoglobina
para ceder el oxígeno a los tejidos que lo demandan
depende de:
1° Los protones, son efectores alostéricos
importantes para la hemoglobina. En un pH
relativamente bajo (como el presente en el tejido
muscular en respiración), la hemoglobina tiene menor
afinidad por el oxígeno que a mayor pH (como el
existente en el tejido pulmonar).

12. La concentración de protones que resulta de los 480 litros
de CO2 producidos durante la respiración celular, equivale
aproximadamente a 2 litros de HCl concentrado.
Sin embargo el pH de la sangre varía sólo unos pocos
centésimos. En la sangre existen sistemas reguladores que
se oponen a los cambios de pH como el sistema
H2CO3/HCO3
-.
La HbH/HbO2 constituye otro sistema que contribuye a
regular el pH sanguíneo.
CO2 + H2O H2CO3 H+ + CO3
-
La reacción catalizada por la ANHIDRASA
CARBÓNICA en los Glóbulos Rojos es

14. La conformación de la hemoglobina y su unión al
oxígeno, son sensibles a la concentración del ión
hidrógeno. Estos efectos de la concentración del
ión hidrógeno son responsables del efecto de Bohr,
en donde el incremento en la concentración del ión
hidrógeno decrece la cantidad del oxígeno que se
une a la hemoglobina en cualquier concentración
de oxígeno (presión parcial).

16. Los estudios de estructura han mostrado que la
hemoglobina puede adoptar dos conformaciones,
denominadas T (tensa) y R (relajada).
La desoxihemoglobina se encuentra en el estado T,
y la unión del oxígeno provoca la transición al
estado R.
En el estado desoxigenado (T), el átomo
de hierro no es coplanar con el resto del grupo
hemo debido a su asociación con la cadena lateral
de una histidina. La unión del oxígeno desplaza el
átomo de hierro de modo que queda coplanar con
el resto del grupo hemo, lo que a su vez arrastra la
histidina, produciendo un cambio conformacional
de mayor escala que afecta a toda la proteína.

17. Histidina proximal
Histidina distal

18. Afinidad y cooperatividad
La transición de T a R requiere que al menos dos
de las cuatro subunidades de la hemoglobina
tengan oxígeno unido. Dado que en el estado T la
hemoglobina tiene una afinidad baja por el
oxígeno, el cambio conformacional sólo puede
darse bajo concentraciones relativamente altas de
oxígeno (como las existentes en los capilares
pulmonares). En el estado R la hemoglobina une el
oxígeno con afinidad muy superior, lo que hace
que las subunidades que aún no lo habían hecho
unan el oxígeno con rapidez.

20. 2° Otro regulador alostérico de la transición entre T y
R es el 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG). Esta molécula
puede unirse al bolsillo central de la hemoglobina
cuando esta está en el estado T. La unión del 2,3-BPG
depende de una roseta de cadenas laterales de
residuos aminoácidos de ambas subunidades beta. De
este modo, el 2,3-BPG estabiliza el estado T y
disminuye así la afinidad de la hemoglobina por el
oxígeno. La elevación de la concentración de 2,3-BPG
es un mecanismo regulador que permite aumentar el
suministro de oxígeno a los tejidos cuando escasea el
oxígeno.

21. Efecto del BPG; el pH y la temperatura
sobre la saturación de O2

22. LA MIOGLOBINA (Mb) tiene mucha mayor
afinidad por el O2 que la HEMOGLOBINA
(Hb), es decir lo une mucho más
fuertemente. Mientras que el P50 de aquella
es solamente 2,8 mmHg, el de la Hb es de 26
mmHg.
Por otro lado, la Mb es una proteína de
estructura terciaria y, al no ser una proteína
alostérica, no se ve afectada por alteraciones
en el medio.
La Hb proteína de estructura cuaternaria,
está formada por subunidades con el mismo
diseño espacial de la Mb. Pero al combinarse
para formar el tetrámero, surgen
propiedades nuevas de gran importancia
biológica.

23. MIOGLOBINA SUBUNIDAD b DE LA
HEMOGLOBINA

24. La curva de saturación para
la mioglobina es una curva
hiperbólica, que indica que
todos los sitios de unión al
O2 tienen igual afinidad por
dicho O2 y se unen
independientemente unos
de otros.
La curva de saturación de
la hemoglobina en cambio,
es sigmoidea; esto indica
que la unión del O2 a la Hb
es cooperativa: la unión del
O2 a un grupo hemo
facilita la unión a los grupos
hemo restantes, de modo
secuencial.
Curvas de saturación de oxígeno para
la mioglobina y hemoglobina.

25. Unión del O2 y del CO al grupo Hemo

26. Importancia Biomédica
Todas las condiciones fisiológicas y clínicas asociadas con falta de
oxígeno estimulan la producción de 2,3-BPG en los eritrocitos, lo
cual resulta en un aumento de liberación de oxígeno de la
hemoglobina.
Hipoxia (02 no disponible): la concentración de 2,3-BPG en las
células rojas es elevada, debido a un aumento en la glucólisis.
Anemia: Es una condición clínica asociada con una disminución
del nivel de hemoglobina en la sangre. Esto genera un suministro
pobre de oxígeno a los tejidos. La concentración de 2,3- BPG en
los glob. rojos es elevada, aumentando la liberación de oxígeno.
Adaptación a altura: En regiones de gran altitud, donde la
concentración de oxígeno es baja, el cuerpo realiza varios
cambios fisiológicos para adaptarse a estas condiciones. Estos
cambios incluyen hiperventilación, policitemia y un aumento en la
producción de 2,3- BPG en los eritrocitos.